3D視覺(jué):高端制造和智能制造機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用——訪Capek新企業(yè)獲獎(jiǎng)?wù)呶㈡溈萍?/p>
當(dāng)前，全球制造業(yè)正加速邁向高端化、數(shù)字化、智能化時(shí)代。制造業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，占我國(guó)GDP的近30%。中國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的制造業(yè)國(guó)家，因此高端制造和智能制造對(duì)我國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的影響越來(lái)越大。
從美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)到德國(guó)工業(yè)4.0，再到中國(guó)制造2025，各國(guó)開(kāi)展制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的目標(biāo)都是一個(gè)，就是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)+機(jī)器人技術(shù)，推動(dòng)各國(guó)智能制造。
《中國(guó)制造2025》是2015年5月國(guó)務(wù)院發(fā)布的部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略文件，是中國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。工信部主要領(lǐng)導(dǎo)曾強(qiáng)調(diào)，要把“智能制造”作為“中國(guó)制造2025”的主攻方向，抓住智能裝備和智能產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，利用高端數(shù)字機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等智能制造裝備和建材智能生產(chǎn)，加快可穿戴產(chǎn)品、智能家電、服務(wù)機(jī)器人等智能產(chǎn)品的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，大力推進(jìn)制造過(guò)程的智能化。
首先要明確什么是高端制造？什么是智能制造？
微鏈科技張宇在接受歐采訪時(shí)分享。com認(rèn)為高端制造是相對(duì)低端的制造。美國(guó)廣泛使用的紙巾、礦泉水、小旗的生產(chǎn)，一般都是進(jìn)口料加工，是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，屬于低端制造業(yè)，而高端制造業(yè)附加值高，是具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的制造業(yè)，比如高鐵、大飛機(jī)、造船等。
智能制造是一些高科技的集成，比如人工智能、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等。多種技術(shù)疊加，賦予機(jī)器智慧，使機(jī)器能夠處理復(fù)雜的場(chǎng)景。智能制造是基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)的融合，能夠自主、動(dòng)態(tài)地適應(yīng)制造環(huán)境的變化，在產(chǎn)品從設(shè)計(jì)制造到回收利用的全生命周期實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、綠色、網(wǎng)絡(luò)化、個(gè)性化的制造系統(tǒng)或模式。
搞清楚什么是高端制造，什么是智能制造，然后再看國(guó)情。目前，我國(guó)傳統(tǒng)制造業(yè)總體處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)渡階段，相當(dāng)一部分企業(yè)處于產(chǎn)業(yè)分工的中低端，但很多企業(yè)仍滿足于低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，缺乏使用智能裝備的動(dòng)力。甚至一些引入智能設(shè)備的企業(yè)也僅僅停留在初級(jí)應(yīng)用階段。
綜上所述，中國(guó)雖然是世界制造業(yè)大國(guó)，但很多制造企業(yè)仍然面臨三大問(wèn)題，一是生產(chǎn)效率低，二是產(chǎn)品質(zhì)量低，三是關(guān)鍵零部件和核心設(shè)備進(jìn)口率高，對(duì)西方技術(shù)依賴度高。迫切需要推廣智能制造機(jī)器人技術(shù)，加快制造業(yè)由低端向高端轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展。新冠肺炎的突然爆發(fā)使得制造企業(yè)必須根據(jù)客戶的需求進(jìn)行個(gè)性化定制生產(chǎn)。沒(méi)有智能制造裝備的加持，企業(yè)很可能會(huì)失去訂單。
“在疫情背景下，具有柔性生產(chǎn)特征的智能制造，讓企業(yè)在短時(shí)間內(nèi)重建個(gè)性化生產(chǎn)線，促進(jìn)產(chǎn)品快速更新迭代。智能制造將發(fā)揮巨大作用。”中國(guó)工程院院士王耀南最近在接受采訪時(shí)說(shuō)。
圖1:中國(guó)工程院院士王耀南在Capek演講。
除了是工程院院士，王耀南還是機(jī)器人視覺(jué)感知與控制技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室的主任。湖南作為智能制造領(lǐng)域的資深專家，大學(xué)機(jī)器人學(xué)院院長(zhǎng)于8月28日在第十屆中國(guó)國(guó)際機(jī)器人高峰論壇上表示，傳統(tǒng)機(jī)器人的環(huán)境感知適應(yīng)性較弱，與機(jī)器人的合作效率較低，無(wú)法滿足高端裝備制造業(yè)的需求。
王耀南院士的發(fā)言引起了與會(huì)者的共鳴。世界領(lǐng)先的3D機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)公司微鏈?zhǔn)降缆穉kg公司當(dāng)然，首席運(yùn)營(yíng)官?gòu)堄盍私獠⒗斫鉃楣I(yè)機(jī)器人配備大腦和眼睛的重要性。作為今年Capek新銳企業(yè)獎(jiǎng)的獲得者，張宇先生接受了Xiou的采訪。com。
圖2:微鏈科技榮獲Capek新銳企業(yè)獎(jiǎng)。
張羽告訴歐。com認(rèn)為，傳統(tǒng)制造業(yè)一般依靠分工合作來(lái)完成生產(chǎn)任務(wù)。而高附加值的高端制造、新技術(shù)的智能制造的生產(chǎn)過(guò)程，一般需要分為感知、認(rèn)知、決策、控制、執(zhí)行等幾個(gè)階段。
“高端制造和智能制造要實(shí)現(xiàn)的是智能生產(chǎn)，其工作環(huán)境比傳統(tǒng)制造復(fù)雜得多。比如同樣的機(jī)器和生產(chǎn)線，早上生產(chǎn)一個(gè)蘋果手機(jī)，下午就可能變成華為手機(jī)。在這種情況下，首先，來(lái)料和生產(chǎn)工藝發(fā)生了變化，工作機(jī)器人需要先對(duì)來(lái)料進(jìn)行感知，然后進(jìn)入認(rèn)知階段進(jìn)行判斷。判斷之后，需要根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)進(jìn)行決策，其次是控制和執(zhí)行，如何控制智能設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，貨物運(yùn)輸?shù)侥睦锏鹊取Ｕ麄€(gè)過(guò)程是循環(huán)往復(fù)的。其中，視覺(jué)是非常重要的，因?yàn)橐曈X(jué)可以幫助機(jī)器感知和識(shí)別，需要區(qū)分物質(zhì)的位置和狀態(tài)， 這也是為什么3D視覺(jué)是高端制造和智能制造機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用。”張羽說(shuō)道。
微鏈科技成立于2016年，是一家3D機(jī)器人視覺(jué)。公司可提供全球領(lǐng)先的工業(yè)級(jí)三維視覺(jué)攝像機(jī)和機(jī)器視覺(jué)認(rèn)知系統(tǒng)。機(jī)器人視覺(jué)是機(jī)器人通過(guò)圖像或點(diǎn)云數(shù)據(jù)識(shí)別外界環(huán)境并做出人形判斷的技術(shù)。它是機(jī)器人擁有智能的基礎(chǔ)，也是賦予機(jī)器人認(rèn)知能力的必要途徑。人工智能技術(shù)在三維視覺(jué)中有著重要的應(yīng)用和體現(xiàn)。
圖3:微鏈技術(shù)3D相機(jī)
張宇介紹，視覺(jué)技術(shù)其實(shí)發(fā)展了很久。最早是視覺(jué)識(shí)別，模式識(shí)別，圖像識(shí)別。它可以基于平面和2D分割圖片。近年來(lái)，人工智能技術(shù)發(fā)展迅速，日趨成熟，尤其是在深度學(xué)習(xí)算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法之后。人工智能發(fā)展突飛猛進(jìn)，3D視覺(jué)是2015、2016年左右才提出來(lái)的。我們公司也是在這個(gè)時(shí)候成立的，因?yàn)橄鄬?duì)成熟的技術(shù)剛剛出現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)3D視覺(jué)。3D視覺(jué)在應(yīng)用了最新的算法和技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)了六維可視化，包括空間、姿態(tài)等，為后續(xù)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)提供了重要而必要的信息。
談及中國(guó)高端制造和智能制造機(jī)器人市場(chǎng)，張宇信心滿滿。“現(xiàn)在正在發(fā)生的新零售模式，幾乎會(huì)把零售業(yè)再做一遍，未來(lái)的制造業(yè)也是如此。未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)很多無(wú)人工廠，智能制造模式會(huì)把制造業(yè)重新做起來(lái)。中國(guó)制造業(yè)發(fā)展不平衡。汽車、航空、高鐵、3C制造質(zhì)量相對(duì)較高，但主要停留在自動(dòng)化、工業(yè)3.0階段。現(xiàn)階段工廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但在智能感知和認(rèn)知方面還有欠缺。下一步將向智能制造發(fā)展。而一些傳統(tǒng)企業(yè)在自動(dòng)化方面還比較欠缺，在成本允許的情況下，可能會(huì)直接跳到智能制造階段。在未來(lái)， 不是智能制造的工廠可能會(huì)被淘汰。高端制造和智能制造的發(fā)展自然需要包括3D視覺(jué)在內(nèi)的核心技術(shù)的加持，未來(lái)市場(chǎng)巨大。"
由于高端制造和智能制造的巨大市場(chǎng)前景，提供了各種機(jī)器人視覺(jué)服務(wù)。公司它迅速發(fā)展。通過(guò)張羽的介紹，與其他設(shè)想相比公司微鏈科技的差異化優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:
首先，傳統(tǒng)的2D視覺(jué)無(wú)法滿足自動(dòng)化領(lǐng)域日益復(fù)雜的需求，對(duì)三維視覺(jué)的需求越來(lái)越迫切。微鏈科技團(tuán)隊(duì)2016年開(kāi)始研發(fā)，2018年成立。北京微鏈路和akg有限。公司，專注于深度學(xué)習(xí)和三維視覺(jué)領(lǐng)域的研究。該團(tuán)隊(duì)由普林斯頓大學(xué)的博士后、滑鐵盧大學(xué)的博士生、SFU大學(xué)的研究生和清華大學(xué)的碩士生組成。團(tuán)隊(duì)成員在三維視覺(jué)領(lǐng)域研究超過(guò)10年，師從人工智能領(lǐng)域教父杰弗里·辛頓(Geoffrey Hinton)和格雷格·莫里(Greg Mori)。微鏈科技團(tuán)隊(duì)是一支國(guó)際化團(tuán)隊(duì)， 擁有3D視覺(jué)領(lǐng)域的頂尖人才和專家以及在技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的天然優(yōu)勢(shì)。
其次，對(duì)于3D視覺(jué)的應(yīng)用，微鏈?zhǔn)羌夹g(shù)和實(shí)踐的結(jié)合。無(wú)論是3C還是汽車行業(yè)，微鏈都有典型的應(yīng)用，可以將技術(shù)與真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合。許多技術(shù)公司是純研發(fā)技術(shù)，沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。
第三，我們公司它是一個(gè)雙中心模式，R&D中心在溫哥華，運(yùn)營(yíng)中心在中國(guó)，因?yàn)橹袊?guó)擁有最大的制造業(yè)。相比國(guó)內(nèi)朋友，我的算法是最先進(jìn)的。同時(shí)，我在中國(guó)也有市場(chǎng)，以R&D為輔，技術(shù)和市場(chǎng)雙輪驅(qū)動(dòng)。
隨著“人機(jī)一體化、智能制造”成為制造業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，作為高端制造和智能制造機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，三維視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展值得關(guān)注。